インフラの维持管理を効率的に、
叠颁笔にも有効活用
光ファイバセンサは、これまでの電気式センサと異なり、屋外环境下においても錆びることなく長期的な活用が可能です。安全で品質の高い施工管理に向けてインフラに設置した光ファイバセンサを残置しておけば、効率的な維持管理や迅速なBCPなどにも活かすことができます。
桥梁
長期耐久性に優れた光ファイバは、供用中の桥梁に対しても、
点検作业の効率化や迅速な叠颁笔判断などに役立ちます。
桥梁は線状の長大構造物であり、その維持管理においては長い供用期間中に生じる変状を漏れなく検知することが重要となります。高耐久でひずみ分布が計測できる光ファイバセンサは、そのための計測方法として最も適しているもののひとつです。例えば、桥梁の維持管理やBCPに役立てることを目的として、施工管理で設置した光ファイバ組込PCケーブルを供用中にも計測できるようにしておき、長期的な変状や地震による変状の検知に役立てている事例があります。
光ファイバセンサが設置された桥梁の例
施工管理～供用中の笔颁ケーブル紧张力计测结果例
适用実绩
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- 月舘高架桥 吉野川サンライズ大桥 ほか
论文発表リスト
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- 山下等，分布型光ファイバひずみセンサによる長大橋のPC 張力計測とヘルスモニタリングへの適用，
令和3年度土木学会全国大会第76回年次学术讲演会，痴滨-350. - 山口等，光ファイバを用いた长大桥の笔颁ケーブルのヘルスモニタリングシステム，
令和4年度土木学会全国大会第77回年次学术讲演会，痴滨-824.
- 山下等，分布型光ファイバひずみセンサによる長大橋のPC 張力計測とヘルスモニタリングへの適用，
プレスリリース
トンネル
光ファイバによって目视确认できない変状の长期挙动を
モニタリング可能です。
供用中のトンネルにおいては、トンネル周辺の地山の长期的な劣化、トンネル近傍での新规トンネルの掘削、あるいはトンネル直上の地盘改変等により、路盘の隆起や覆工等の変状が発生することがあります。しかし、このような変状は、その発生个所や时期、その大きさを予测することが困难であり、また、大きな変状となるまで目视で确认することは容易ではありません。
光ファイバ计测では、そうした変状を长期间にわたりモニタリングし、変状の早期の段阶で场所やその程度を把握することが可能です。また、构造物の応力状况を计测することで、実际の状况に基づいた判断や合理的な対策工の検讨が可能となります。
盘ぶくれ计测
（新干线トンネルでの地中変位计测例）
- 路盘の隆起量だけでなく、変状が大きく発生している范囲を把握
覆工に発生するひずみ计测例
（模拟トンネルでの载荷试験结果）※
- トンネル上部から载荷した际の、覆工表面のひずみを高精度に计测
※本计测事例は、令和3～4年度の国土交通省の建设技术研究开発助成制度（闯笔闯000094）の「広范囲?网罗的な监视が可能な光ファイバ计测技术によるトンネル维持管理の生产性向上に関する研究开発」で実施されたもので、トンネル工学および计测工学分野の専门家委员会でご意见をいただきながら実施しました。
论文発表リスト
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- 福岛等，山岳トンネル维持管理のための光ファイバによる地中変位计测，
令和4年度土木学会全国大会第77回年次学术讲演会，痴滨-789. - 川端等，光ファイバ计测技术によるトンネル维持管理の効率化に関する研究（その１）
－ 研究の目的と覆工?インバートへの実装試験 －，第58回地盤工学研究発表会，11-3-2-05 - 宫嶋等，光ファイバ计测技术によるトンネル维持管理の効率化に関する研究（その２）
－ トンネル変状対策の設計の効率化に関する検討 －，第58回地盤工学研究発表会，11-3-2-04
- 福岛等，山岳トンネル维持管理のための光ファイバによる地中変位计测，
计测技术绍介
分布型光ファイバセンサは、
どこで起こるか分からない构造物のわずかな変化も、逃さず検知できます。
光ファイバセンサは、光ファイバ中を光が伝搬する际に生じる散乱光を解析することで、光ファイバ全长にわたってひずみや温度の情报を网罗的にとらえます。しかし、従来用いられていたブリルアン散乱光では、计测范囲は大きいものの精度が充分ではなく、适用范囲が限定されていました。今般、レイリー散乱光を用いた高速?高精度な计测技术が実用化され、光ファイバセンサを用いたインフラモニタリングへの适用范囲が一気に拡大しています。
光ファイバセンサの特长
细かく分布が取れる
長距離(~km), 高分解能(~cm)
レイリー计测はひずみゲージと同程度
给电不要
影响を受けない
腐食や故障を起こしにくい
光ファイバ计测システムの概要
光ファイバ中で発生する散乱光
光ファイバに光が入射されると、数种类の散乱光が発生します。最も光パワーの大きいものがレイリー散乱、次いでブリルアン散乱となります。
散乱光は、光ファイバに生じるひずみや温度に反応して変化する性质を持っています。
光ファイバセンサではそれらを解析することで、ひずみや温度の変化を算出します。
※レイリー散乱：光の波长よりも小さな微粒子による散乱现象
※ブリルアン散乱：光ファイバ中の音波による散乱现象
レイリー散乱光と
ブリルアン散乱光の性质の违い
光ファイバにひずみ変化が生じると、いずれの散乱光もスペクトルが周波数轴方向にシフトします。
レイリー散乱光はブリルアン散乱光に比べ细かな散乱光スペクトルを形成するため、仅かなひずみ変化に対しても周波数シフトを観测できます。
